Clase#19 AGN, cuasares y materia oscura

AS2001:AstronomíaGeneral
Clase#19
AGNs,RadioGalaxiasyCuasares
•  Profesor:JoséMazaSancho
•  18Junio,2016
CuasaresyotrosNúcleosGalácAcos
AcAvos(AGNs)
•  Laradiofuente3C273fuedescubiertaen1960
eidenBficadacomouncuasaren1963.
•  Esunaradiofuentedeltercercatálogode
Cambridge(3C)queesunobjeto“cuasi”
puntual.
RadiogalaxiaVirgoA
enelnúcleodela
galaxiaMessier87.
Desunúcleosaleunjet
semejantealqueBene
elcuasar3C273
Imagenprofundadeuncuasar
querevelaqueseencuentraalojado
enunagalaxiaespiral.
Laluzdeloscuasaresprovienede
laperiferiadeunhoyonegro
supermasivodeunoscienmillones
demasassolares.
•  CarlSeyfert1943estudióunadocenadegalaxias
conlíneasdeemisiónanchasensusnúcleos.
•  AesasgalaxiasselasllamahoyGalaxiasSeyfert.
•  Elastro]sicoarmenioMarkarianpublicóunaslistas
conmásdemilgalaxiasconespectrosmuyazules
(conexcesosultravioletas),aparBrde1967.Selas
llamaahoraGalaxiasMarkarian.
•  LosastrónomoKhachikian&Weedmanestudiaron,
en1971,variasdocenasdegalaxiasMarkarian,
entreellasmuchasdeBpoSeyfert.
•  Khachikian&Weedmandividieronlasgalaxias
SeyfertendeBpo1y2(Seyfert1&Seyfert2).
GalaxiaSeyfertBpo1:poseeintensas
líneasdeemisión;lalíneaHβesmás
anchaquelaslíneasdel[OIII]
GalaxiaSeyfertBpo2:poseeintensas
líneasdeemisión;lalíneaHβesigual
deanchaquelaslíneasdel[OIII]
•  LaslíneasdelHidrógenoseproducenenun
gasdenso(N>106parkculas/cm3)dondeel
gasesmuyturbulentooestáenfuerte
rotación,locualensanchalaslíneas.
•  Laslíneasde[OIII](Oxígenodosveces
ionizado)seproducenennubesdebaja
densidad(N<106parkculas/cm3)queBenen
menosrotaciónymenosturbulencia.
Radiogalaxias
•  Enlosaños50sedescubrieronfuentesde
radioqueseasociaroncongalaxias.
•  Cuandolaradiofuenteesmuyintensaysu
energíaigualaosuperalaemiBdaporla
galaxiaenelópBcoselasllamóradiogalaxias.
•  Lasgalaxiasordinarias(espiralesoelípBcas)
emitenmuypocoenondasderadio.
•  Lasradiogalaxias,engeneral,sonmáselípBcas
queespirales.
•  Muchasradiogalaxiaspresentanlíneasdeemisiónen
suespectroyellassonanchas(queindicangrandes
velocidades,hastade10.000km/s).
•  LasradiogalaxiasBenenlíneassimilaresalasgalaxias
SeyfertyselaspuedecategorizarcomodeBpo1ode
Bpo2,dependiendodelanchodesuslíneasycomose
comparalalíneadeHβcon[OIII].
•  LoscuasaressoncasosextremosdegalaxiasSeyfert1
oradiogalaxiasBpo1.
•  UnnúcleoSeyfertpuedetenerunaluminosidadentre
10%hasta50%delagalaxiasanfitriona;uncuasar
puedellegara100xlaluminosidaddelagalaxia
anBfriona.
RadioGalaxias
¿Cualeslafuentedeenergíadelos
cuasaresylosAGNs?
•  Unhoyonegrosupermasivo
•  GalaxiasSeyfert:masadelhoyonegrocentral:
M~107Moa108Mo(Mo=masasolar)
•  Cuasares:masadelhoyonegrocentral:M~108
Moa109Mo
•  η~0.1(10%)E=mc2
•  Laluminosidaddeuncuasarseexplicasicaeal
hoyonegrounamasasolarporañoyelhoyo
negroBene108Mo(conunaeficienciadel10%).
•  Paradójicamenteunhoyonegrosupermasivo
puedeserlamenormaneradetransformar
masaenenergía.Sicaeunkilógramodemasa
alhoyonegro,900gramostransponenel
horizontedeeventosy100gramosson
converBdosenenergía.
•  Enunestrellarecuerdenquesóloel0,7%dela
masadelHidrógenoestransformadoen
energíaenlaconversióndeHenHe-4.
•  LamasadelhoyonegrocentraldeunagalaxiaSeyfert
odeuncuasarcorrelacionaconlamasadelbulbodela
galaxiaanfitriona.
•  Lamasadelhoyonegroes1/1000delamasadelbulbo
(oenunagalaxiaelípBca,desumasatotal).
•  Lasgalaxiasmuymasivassonelresultadodela
amalgamadegalaxiaspequeñas;loshoyosnegros
presentesenelcentrodelagalaxiaspequeñasse
debenfundirenunosoloenelproceso.
•  Quizásenelfuturosepuedandetectarlasondas
gravitacionalesquedebenseremiBdascuandose
amalgamandoshoyosnegrosdevariosmillonesde
masassolares.
MateriaoscurayEnergíaoscura
•  MateriaOscuraeselnombrequeseledaala
masacuyaexistenciaseinfiereatravésdesus
efectosgravitacionalesperoquenoemite
radiacióndetectable.
•  EnergíaOscuraeselnombrequeseleha
dadoalaenergíaasociadaalapresiónque
estaríacausandoquelaexpansióndel
UniversoseacelereconelBempo.Laenergía
oscuraestáasociadaalespaciovacío.
Evidenciademateriaoscura
•  DistribucióndemasaenlaVíaLáctea
•  Unacurvaderotacióngraficalavelocidad
orbitalcomofuncióndeladistanciaalcentro
delagalaxia.
•  LacurvaderotaciónplanadelaVíaLáctea
indicaqueunagrancanBdaddemateria
oscuraseencuentramásalládelasregiones
visiblesdelaGalaxias.
•  Lamejormaneradehacercurvasderotación
esatravésdelaobservaciónenradiodela
radiaciónde21cm.delhidrógenoneutro.
•  Elhidrógenoseobservahastamuchomásallá
dellímitevisibledelagalaxia.
Halodemateriaoscura
QueseexBendehastamucho
másalládelhalodeestrellas.
MateriaOscuraenotrasgalaxias
espirales.
•  Lamayoríadelasgalaxiasespiralesposeen
curvasderotaciónplanas,queindicanquela
masadelasgalaxiasaumentahastamásallá
deloslímitesvisiblesdelasgalaxias.
•  Lamateriaoscurarepresentaun80%dela
masadelasgalaxias.
MateriaOscuraenGalaxiasElípAcas
MateriaOscuraenCúmulosdeGalaxias
•  ÓrbitasdeGalaxiasenCúmulos:Lasvelocidades
radialesdelasgalaxiasenuncúmulosonmucho
mayoresdeloesperadoporelteoremadelvirial.
Sisecalculalavelocidaddeescapedeuncúmulo
atendiendolamateriavisible,lamayoríadelas
galaxiasenélsemuevenavelocidades
superiores.Esoindicaríaqueloscúmulosse
estaríandisolviendo.
•  Medianteobservacionesderayos-Xseencuentra
unagrancanBdaddegascalienteenCúmulosde
Galaxias.
•  LentesGravitacionales
•  LoscúmulosdegalaxiasdeformanelespacioBempoasualrededorproduciendounefecto
delentesobrelasluzdelosobjetosqueestán
detrásdeloscúmulos.
•  Loslentesgravitacionales(arcos)permiten
esBmarlasmasasdelasgalaxiasyresultanser
muysuperioresalasesBmadasaparBrdela
materialuminosa.
CúmuloAbell1689
¿Dequépodríaestarhechala
MateriaOscura?
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MateriaOscuraBariónica
MateriaOscurano-Bariónica
MateriaOscuraOrdinaria:
MACHOs(MassiveCompactHaloObjects)
MateriaOscuraExtraordinaria
•  Lamateriaoscuraengalaxiasnopuedeestar
hechadeneutrinos,porqueesasparkculasde
muybajamasaviajanporelUniversoa
velocidadesenormesypuedenfácilmente
escaparsedelpozogravitacionaldelagalaxia.
•  WIMPs(weaklyinteracBngmassiveparBcles).
WIMPssonparkculassubatómicasporloque
lode“masivas”esalgorelaBvo.
•  LosWIMPsselosllamanormalmente
“materiaoscurafría”paradisBnguirlosdelos
neutrinos.
•  LosWIMPspuedenconsBtuirlamayorparte
delamasadeunagalaxiaodeuncúmulode
galaxiasperoseríancompletamenteinvisibles
entodaslaslongitudesdeonda.
•  LosWIMPSsoncomolosneutrinosperomás
masivos.
FormacióndeEstructuras
•  ¿Cuáleselpapeldelamateriaoscuraenla
formacióndelasgalaxias?
•  ¿Cuálessonlasmásgrandesestructurasenel
Universo?